3V 至 500V 直流转换器

电器工程 高压 直流-直流转换器
2022-01-08 04:41:17

我正在为 GM(Geiger-Müller)管类应用制作 3V 至 500V 直流转换器。基本上,管子需要看到 500V 的电压。我在这里阅读了这个相关的帖子: 5V to 160V DC converter ,我有几个疑问:

  1. LT1073电路是否适合这种应用。LT1073 在 SW1 引脚上感受到的最大电压是多少SW1 引脚 MAX 被提及为 50V。这与电源电压无关吗?
  2. 假设我使用普通的低成本MC34063,3V 是我可以降到的绝对最小值吗?假设我使用反激拓扑而不是升压转换器,是否可以通过使用 MC34063 的内部开关而不是额外的外部开关来实现?我认为 HV 需要更多的外部开关,而不是电流消耗。
4个回答

制作一个 500V 的电源实际上可以提供几 uA 的电流实际上是微不足道的:

在此处输入图像描述
来自 TechLib.com

变压器可以是任何通用的 1:1 隔离变压器,您可以在 radioshack 购买的电话隔离变压器工作得很好。

但是,该电源无法提供任何实际功率。它适用于盖革计数器,但如果您的负载小于 ~\$50M\Omega\$,您将开始超载。

升压转换器的典型保守建议是在单级中升压不超过 6 (6) 倍。在较高的升压因子下更难使反馈回路稳定。从 3V 到 500V 远不止 6 倍。

反激拓扑可以工作。我刚刚做了一个设计,它有一个 12V 到 150V 20W 的反激式。这是描述 HV 电源的 EDN 文章:1-kV 电源产生连续电弧(2004)。它有一个反激电路,后跟一个二极管/电容器电荷泵乘法器。文章中使用了 LTC1871,但其他专为低侧 MOSFET(升压、反激、sepic)设计的 PWM 控制器也可以完成这项工作。

第三种可能性是推挽式转换器。

如果你想买一个高压电源模块,你可以去EMCO这样的地方。

我在这里阅读了这个相关的帖子:5V to 160V DC converter,我有几个疑问:

  1. LT1073电路是否适合这种应用。LT1073 在 SW1 引脚上感受到的最大电压是多少SW1 引脚 MAX 被提及为 50V。这与电源电压无关吗?

[NA:我认为,这个问题是在凌力尔特的 app'note 47第 93 页上的图 D1 的上下文中,最初由 Zebonaut 在 5V 至 160V DC 线程中提出]。

应用笔记中的电路是升压和二极管/​​电容器电荷泵电压倍增器的组合。升压级的输出是总输出的一半(给或取几个 0.7V 二极管压降)。两个阶段都由一个外部控制回路控制。在原始图中,组合输出为 90V,因此升压级的输出约为 45V。SW1 看到其额定值内的电压。

Zebonauts 的帖子建议更改反馈电阻,使组合输出为 160V。在这种情况下,SW1 将看到 80V。
+1 给 OP 以注意 SW1 上的电压限制。

增加上述 LT1073 电路的输出电压的另一种方法是增加更多的电压倍增器级。每一级可以在输出端加一个高达50V的电压(等于升压级的输出电压)。

从几伏直流电提供 500 伏输出的电路通常使用输出变压器。您可以使用单级升压转换器来实现这一点,但处理杂散电容(这往往会限制达到的峰值电压)变得很困难,如果“gang aglae”和 500V 进入输入电路,它们确实会非常糟糕。

我在“160V 问题”答案中提到<= 220 VDC 输出数码管电源能够扩展到 500V,但它已经取决于布局,作者建议遵循他的设计和 PCB。将其扩展到 500V 将更加困难,因为电容器中的能量存储随着 V^2 的增加而增加,因此 (500/200)^2 =~ 6:1 布局变得更加关键。

在EDN 1 kV 转换器中添加次级绕组{请参阅此处的随附文章}或使用 MC34063,例如使用 数据表中第 17 页的图 25

以下是 EDN 1 kV 电源的“仅供参考”稍作修改的版本,以显示可行的方法。有关详细信息,请参阅上面的文章。我已经移除了输出电流保护 FET(并将未使用的组件留在原处)并移除了电压三倍器。

在此处输入图像描述

在此处输入图像描述


MC34063 启动电压。

你问

假设我使用普通的低成本 MC34063 ,3V 是我可以降到的绝对最小值吗?

数据表7 页表 8 显示,MC34063A 的最低启动电压为 2.1 伏**典型*,MC34063E 的最低启动电压为 1.5V。
这受到振荡器星形电压的限制,您需要查看输出驱动问题等。如果您真的想要使用 MC34063 的最小可能 Vin,您可以在它开始运行后提供由其自己的输出驱动的本地电源。您可以通过适当的设计注意从两个电池(NimH 或碱性电池或...)运行这样的电路。

我自己还没有做过这种升压,但我见过使用多级升压型 DCDC 架构设计的 5V 至 400V 转换器。
我知道您必须非常小心影响下一个阶段的每个阶段的开关频率的谐波。同步阶段会有所帮助。
您的优势在于 GM 管在高压下消耗的电流非常小(峰值为 10 到 100 uA),因此悬挂在反激式末端的梯形电压倍增器可能是更好的选择。